“互联网+”时代工科专业教学模式探究

魏超 朱耿霆 黄玉 黄庆

[摘 要] 一直以来，由于时间和空间的限制，工科专业传统教学方式存在许多弊端，无法满足当下社会的需求。“车辆动力学”是工科车辆相关专业研究生的一门重要课程，“互联网+”的全面推进为课程改革带来了无限可能，将互联网技术运用于课程教学的各个阶段，利用网络课堂和教学视频突破时间和空间对教学的限制，在课堂教学前后通过资源共享和线上讨论提升学生的自主学习和分工协作能力，并通过互联网手段完善课程考核过程、丰富课程评价方式，最终完成对“车辆动力学”等工科专业课程的赋能。使学生在理论知识扎实的基础上具备更强的工程实践能力，满足企业和社会的需求，达到了很好的效果。

[关键词] 工科专业;互联网+;研究生培养;教学改革

[基金项目] 2020年度北京理工大学基于创新能力提升导向的车辆动力学教研教改项目

[作者简介] 魏 超（1980—），男，福建福州人，博士，北京理工大学机械与车辆学院博士生导师，副教授，主要从事车辆动力学及其控制研究;朱耿霆（1996—），男，山东滕州人，北京理工大学机械与车辆学院2019级车辆工程专业硕士研究生（通信作者），主要从事车辆动力学及其控制研究;黄 玉（1997—），女，四川内江人，北京理工大学机械与车辆学院2019级车辆工程专业硕士研究生，主要从事车辆动力学及其控制研究。

[中图分类号] G643.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）24-0112-04 [收稿日期] 2021-06-23

一、新时代工科专业课程改革意义重大

随着经济社会的不断发展，我国逐渐从制造大国向制造强国转变，技术密集型产业国际竞争力不断增强，各行各业对高学历创新型人才的需求不断增加。研究生群体作为高学历人才的主体，如何对其进行更为全面、更为深入、更能满足新时代要求的培养成为各高校课程教育面临的头等大事。

工科专业，即工学类学科专业，是结合生产实践所积累的技术经验而发展起来的学科，以培养具有实际应用能力的人才为目的。以“车辆动力学”为例，作为工科车辆工程专业研究生的一门重要课程，其通过对相关车辆理论与技术的讲授，使学生更加系统地掌握车辆的加速性、制动性、操纵稳定性和平顺性四方面内容，对于学生利用相对简化的理论公式处理实际工程问题能力的提升有很大帮助[1]。

但在“车辆动力学”等工科专业课程的教学过程中，也不可避免地出现了一系列的问题。首先，传统教学模式组织形式较为落后，由于时间和空间的限制，课程教学组织形式基本局限于教师在教室向学生传授相关理论知识，而工科专业课程所涉及的问题又大多较为抽象，这就给学生灵活运用相关知识带来了困难[2]。其次，传统教学流程较为固定，由于学生人数较多、课程任务较重，现阶段往往仅能利用课堂时间开展课程教学，且学生缺乏对知识的提前预习及积极讨论，不利于学生自学能力与协作能力的提升。再次，传统教学的评价方式较为单一，基本上局限于期末统一测验，忽略了学习过程的重要性，导致学生大多着眼于应付考试，而不能有效建立稳固的工科专业课程知识体系[3]。上述问题使传统教学模式培养出的工科专业研究生无法很好地满足工科教育对学生实际工程应用能力的要求，因此，“车辆动力学”等工科专业课程的改革迫在眉睫。

二、“互联网+”为课程教学改革提供无限可能

随着科学和技术的不断发展，互联网融入当今社会的方方面面，根据2020年4月由中国互联网络信息中心发布的第45次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2020年3月，我国网民规模已经达到9.04亿[4]，互联网的不断普及无疑加速“互联网+”的全面推进。“互联网+”简单地说就是“互联网+传统行业”，是互联网思维的最新实践成果。利用信息技术，将互联网进一步融合于传统行业之中，充分发挥互联网的优势特点，创造新的发展机会[5]。李克强总理代表国务院在十三届全国人大一次会议上作《政府工作报告》指出，在医疗、养老、教育、文化、体育等多领域推进“互联网+”[6]，为新时代工科专业课程改革指明了方向。

通过“互联网+”的优势，可对“车辆动力学”等工科专业课程教学进行优化升级，突破教师教学和学生学习的时间与空间限制，将课前预习资源共享与课后线上讨论相结合，从单一的评价方式延伸为对综合能力的考查，使得课程教育能够很好地适应当下的新发展，对于传统的课程教学模式所导致的学生无法灵活运用所学知识、学生自主学习能力与分工协作能力水平较低、学生消极应付考试等问题的解决有很大帮助。因此，在“互联网+”時代运用互联网技术对“车辆动力学”等工科专业课程进行教学改革具有较为深远的意义。

三、利用互联网教学平台，突破教与学的时空限制

在传统的工科专业课程教学中，教师起主导作用，在相对固定的时间和地点对课堂进行统一管理。这种教学模式在我国较为普遍，其教育理念根深蒂固，而这种传统的组织形式在一定程度上限制了工科专业课程的教学效果。对于“车辆动力学”课程来说，在固定的学时内完成车辆的加速性、制动性、操纵稳定性和平顺性等内容的讲授本身就是很大的挑战，如果仅依靠传统课堂教学这一单一的组织形式，为了完成教学任务，教师不得不加快讲授速度，对部分内容只能粗略介绍。对学生而言，课程内容多而繁杂，给知识学习带来一定的影响，并且学习兴趣不高。同时，工程实践教学一直是工科专业教育改革发展的重要方向[7]，传统的课堂教学大多只是基本理论知识的讲授，忽略了对学生利用理论知识解决实际问题能力的培养，忽视了理论对于科研和工程问题的指导作用。例如，教师在对传动系统部件模型（发动机模型、离合器模型、液力变矩器模型等）进行讲解时，如果只是对动力学公式进行推导，学生仅能记忆相关公式和推导过程，但对于其具体运用仍然较为陌生，更无法与实际工程问题进行有机结合，最后导致虽然学过相关知识，却仍然不能有效解决相关问题，无法满足当下企业和社会的需要。

在“互联网+”时代，运用互联网技术可以很好地突破传统组织形式受到的时间、空间限制。一方面，教师利用教学平台的网络课堂进行在线教学，使学生可以自主选择不同的地点完成课程学习[8]，很好地解决了由于人数过多导致的部分学生无法听清的问题，也可以使教学人数不再受到空间的限制，每一个希望学习课程相关知识的学生都可以进行该课程的学习。教师将离线教学视频上传至教学平台，学生可以在对某些知识点没有理解时反复观看教学内容，实现组织形式的时间灵活性。另一方面，教师通过教学平台开展与课程相关的线上工程实验，提升学生利用所学理论知识解决实际工程问题的能力。例如，在教师对车辆加速性部分内容进行讲授之后，在线上演示如何利用Simulink等软件对不同自由度整车模型进行建模，并完成动力性能数字仿真，使学生在自主实践过后能够对相关知识进行灵活运用。

教师利用教学平台开展在线课堂与离线视频教学，可以打破传统工科教学中的时间限制;通过开展线上工程实验室搭建，可以打破传统工科教学中的空间限制。互联网赋能时间与空间上的“解锁”，能使“车辆动力学”的课程教学效能得以充分释放。

四、资源共享与线上讨论相结合，提升学生综合能力

在传统的工科专业课程教学中，教师更多地采用“先教后学”的教学模式，学生在课前缺乏对课程内容的充分预习，仅利用课堂时间被动接受知识，在几十分钟的时间里很难对相关内容有充分地理解，在课堂教学结束后，又缺少对相关问题的及时讨论，这就导致学生时常无法全面、深入地掌握课程知识，不利于学生进一步开展理论学习和工程实践。当今社会是分工协作的社会，单向的讲授已经无法满足社会的需求，在“互联网+”时代利用互联网技术切实提升学生的交流分享能力显得尤为重要。

“互联网+”时代，教师利用互联网技术将教学流程由传统的“先教后学”转变为“先学后论”的全新模式。一方面，在每次的正式课堂教学之前，教师利用网络教学平台发布与本节课相关的课程预习信息，以及收集到的相应新闻资讯链接，更好地完成课前引入环节。例如，“车辆动力学”课程教师在讲授变速器相关内容之前，将检索到的与国内外汽车变速器发展历程相关的文字、视频资料上传至互联网教学平台进行资源共享，使学生带着问题进入课堂，使课堂学习更具目的性。另一方面，在课堂教学之后，教师利用网络教学平台的聊天室、讨论室功能发起与本节课程相关的问题讨论，对学生存在的疑问进行集中答疑，提高学生对课程学习的参与程度，不断提升教学效率。例如，教师在完成对“车辆动力学”课程中车体侧向动力学内容的教学之后，组织学生对稳态转向特性参数在工程上的应用进行充分的线上讨论，进而增强学生对理论知识的理解，提升学生的交流能力，充分调动学生的学习积极性。

教师借助互联网技术，将课程教学的实现形式从传统的单方向传输转变为双向甚至多向的互动，同时在传统课堂教学的前后引入更为丰富的课程相关信息，激发学生对于课程内容的兴趣与思考。在信息交互与思想碰撞之中，互联网技术的引入使学生的知识水平和交流能力得到不断的锻炼与提升。

五、阶段测验与工程实践相结合，丰富课程评价方式

在传统的工科课程教学中，由于时间和空间的限制，课程评价方式较为单一[9]，大多局限于通过结课后的一次闭卷笔试来对学生的课程水平进行评价，忽略了对学生灵活运用所学知识解决实际工程问题的能力进行考查。学生为了应付考试，进行大量的习题练习和出题规律总结，而对如何真正将所学理论知识进行运用漠不关心，应试之后那些死记硬背的知识被快速遗忘。就“车辆动力学”课程而言，其涉及的知识点多而分散，一张试卷无法涵盖所有内容，教师往往只能选择固定的几个重点进行考查，这无疑不利于学生全面、深入地掌握所学课程知识。随着“互联网+”的全面推进，互联网技术在教学方面的运用无疑可以极大地丰富课程的评价方式。

一方面，教师将课程的考核分散在课程教学的每个阶段，在每次课后，利用互联网教学平台发布随堂测验，学生在回顾复习当天所学知识后可随时随地完成测验，并在测验之后与教师、同学进行线上交流，之后教师组织学生利用教学平台对其他学生的答卷进行线上同学互评，不仅更高效地完成了对学生的评价，也使学生在对其他同学答卷的审阅之中发现和弥补自身的不足。另一方面，教师利用互联网技术增加考核形式的多样性，将传统的理论笔试与工程实践相结合，安排学生利用互联网搜索功能检索所需的信息，进而完成相关设计。例如，在“车辆动力学”结课考核中，教师通过教学平台发布一部分设计分析条件，学生利用互联网检索、确定设计具体参数，完成车辆传动系统集中质量-弹性轴系统动力学模型和整车多自由度动力学模型的建立，利用仿真软件分析直駛加速工况动态特性，并对所选参数进行优化。这样的考核形式能够充分反映学生对所学知识的理解程度和解决专业问题的能力，从而保证了课程教学内容达到应有的效果。

教师借助互联网技术，将课程考核环节引入课程教育的全过程，对学生进行阶段性考核，避免了以往仅有一次考试导致学生存在考前突击的现象的发生，驱动学生更加及时、更加深入地掌握课程知识。与此同时，教师对互联网平台的使用为进一步丰富课程评价形式提供了可能。在传统笔试之外，分组大作业、课程知识线上答题比赛等多种评价方式都使“车辆动力学”课程对学生的考核更加全面。

结语

随着科技和产业发展，培养满足社会需求、具有自主学习能力与工程实践能力的高水平工科研究生是高校和教师的共同目标。“互联网+”时代进行混合式教学，其本质是对教学的“再设计”[10]，利用互联网技术对“车辆动力学”等工科专业课程完成赋能，通过优化教学组织形式、转变教学流程、丰富评价方式，消除了传统教学模式中由于时间、空间限制而产生的弊病，可以较好地解决课程目前面临的问题，培养出更加适应新时代发展需求的创新型人才。

参考文献

[1]潘公宇.双一流建设背景下专业硕士核心课程的教学改革与实践：以《车辆系统动力学》课程为例[J].教育现代化，2020，7（23）：15-18.

[2]郭勇义，韩如成.加强实践教学改革 培养学生工程实践能力[J].中国高等教育，2009（8）：27-28.

[3]孙金萍.“互联网+”时代高校混合教学模式探究[J].黑龙江科学，2020，11（13）：106-107.

[4]中国互联网信息中心.第45次《中国互联网络发展状况统计报告》（全文）[R/OL].（2020-04-28）[2021-05-25].http：//www.cac.gov.cn/2020-04/27/c_1589535470378587.htm？ivk_sa=1024320u.

[5]杨建强.“互联网+”背景下高校教學模式探讨[J].教育教学论坛，2019（23）：216-217.

[6]十三届全国人大一次会议《政府工作报告》全文公布[EB/OL].（2018-03-22）[2021-05-25].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1595627954292634877&wfr=spider&for=pc.

[7]王有坤.“互联网+”背景下高职院校工程实践教学探索：以巴哈赛车制造为例评《工程实践和创新教学：改革与发展》[J].中国科技论文，2020，15（8）：989.

[8]董岳珂.MOOC视角的信息素养教育探析[J].现代情报，2016，36（1）：131-134.

[9]周萌，曹政才，吴启迪.新工科背景下基于“五位一体”的机器人技术教学改革研究[J].高等工程教育研究，2020（4）：66-70.

[10]冯晓英，王瑞雪.“互联网+”时代核心目标导向的混合式学习设计模式[J].中国远程教育，2019（7）：19-26+92-93.

Research on the Teaching Mode of Engineering Majors in the “Internet +” Era： Taking the Vehicle Dynamics Course as an Example

WEI Chao， ZHU Geng-ting， HUANG Yu， HUANG Qing

（School of Mechanical Engineering， Beijing Institute Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： For a long time， due to time and space constraints， the traditional teaching methods of engineering majors have many shortcomings， which cannot meet the needs of the current society. Vehicle Dynamics is an important course for graduate students in vehicle related engineering majors. The arrival of the “Internet+” era has brought infinite possibilities for curriculum reform. Internet technology is applied to all the stages of course teaching， and online classroom and teaching video are used to break through the limitations of time and space on teaching. Through resource sharing and online discussion before and after classroom teaching， we can enhance students’ independent learning and division of labor and collaboration ability， and use the Internet to improve the course assessment process and enrich the course evaluation methods， and finally empower the engineering professional courses such as Vehicle Dynamics. It enables students to have a strong engineering practical ability based on solid theoretical knowledge， so as to meet the needs of enterprises and the society and achieve a very good result.

Key words： engineering major; Internet+; graduate training; teaching reform